Kjemikere har et ordtak: "Som oppløses som." Denne aforismen refererer til en spesifikk egenskap for molekylene til et løsningsmiddel og de oppløste stoffene som vil oppløses i det. Den egenskapen er polaritet. Et polært molekyl er et som har elektriske ladninger som står i motsetning til hverandre; tenk poler, men med positive og negative i stedet for nord og sør. Hvis du kombinerer to stoffer med polare molekyler, kan de polære molekylene tiltrekkes av hverandre i stedet for resten av de i forbindelsene de danner, avhengig av størrelsen på polariteter. Vannmolekylet (H20) er sterkt polær, og det er grunnen til at vann er så godt til å oppløse stoffer. Denne evnen har gitt vann rykte for å være et universelt løsemiddel.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
Polare vannmolekyler samles rundt molekylene til andre polare forbindelser, og tiltrekningskraften bryter forbindelsene fra hverandre. Vannmolekyler omgir hvert molekyl når det går i stykker, og molekylet driver i løsning.
Som små magneter
Hvert vannmolekyl er en kombinasjon av to hydrogenatomer og et atom av oksygen. Hvis hydrogenatomene ordnet seg symmetrisk på hver side av oksygenatomet, ville molekylet være elektrisk nøytralt. Det er ikke det som skjer. De to hydrogenene ordner seg klokka 10 og 2, noe som Mickey Mouse's ører. Dette gir vannmolekylet en netto positiv ladning på hydrogensiden og en negativ ladning på den andre siden. Hvert molekyl er som en mikroskopisk magnet tiltrukket av den motsatte polen til det tilstøtende molekylet.
Hvordan stoffer oppløses
To typer stoffer vil oppløses i vann: ioniske forbindelser, som natriumklorid (NaCl, eller tabell) salt) og forbindelser sammensatt av større molekyler som har en nettolading på grunn av arrangementet av deres atomer. Ammoniakk (NH3) er et eksempel på den andre typen. De tre hydrogenene er ordnet asymmetrisk på nitrogenet, og skaper en netto positiv ladning på den ene siden og en negativ på den andre.
Når du introduserer en polær løsemiddel i vann, oppfører vannmolekylene seg som små magneter tiltrukket av metall. De samles rundt de ladede molekylene i det oppløste stoffet til tiltrekningskraften de skaper blir større enn bindingen som holder oppløsningen sammen. Når hvert oppløst molekyl gradvis går i stykker, omgir vannmolekyler det, og det driver i løsning. Hvis løsemidlet er solid, skjer denne prosessen gradvis. Overflatemolekylene er de første som går, og utsetter de under for vannmolekyler som ennå ikke har bundet seg.
Hvis nok molekyler driver i løsning, kan løsningen bli mettet. En gitt beholder har et begrenset antall vannmolekyler. Etter at alle har blitt elektrostatisk "fast" i oppløste atomer eller molekyler, vil ikke mer av oppløsningen oppløses. På dette tidspunktet er løsningen mettet.
En fysisk eller kjemisk prosess?
En fysisk forandring, slik som vannfrysing eller issmelting, endrer ikke de kjemiske egenskapene til forbindelsen som gjennomgår endringen, mens en kjemisk prosess gjør det. Et eksempel på en kjemisk endring er forbrenningsprosessen, hvorved oksygen kombineres med karbon for å produsere karbondioksid. CO2 har forskjellige kjemiske egenskaper enn oksygen og karbon som kombineres for å danne det.
Det er ikke klart om oppløsning av et stoff i vann er en fysisk eller kjemisk prosess. Når du løser opp en ionisk forbindelse, for eksempel salt, blir den resulterende ioniske løsningen en elektrolytt med andre kjemiske egenskaper enn rent vann. Det ville gjøre det til en kjemisk prosess. På den annen side kan du gjenvinne alt saltet i sin opprinnelige form ved hjelp av den fysiske prosessen med å koke av vannet. Når større molekyler som sukker oppløses i vann, forblir sukkermolekylene intakte, og løsningen blir ikke ionisk. I slike tilfeller er oppløsning tydeligere en fysisk prosess.